技術(shù)特征：

1.一種基于激光點(diǎn)云的隧道超欠挖檢測(cè)方法，其特征在于,包括以下步驟：

S1、根據(jù)隧道線路的中線資料，設(shè)定斷面厚度值和寬度值，進(jìn)行隧道斷面點(diǎn)云的自動(dòng)分割；

S2、將分割的斷面點(diǎn)云投影至XOY平面上，采用凸包提取方法，進(jìn)行斷面點(diǎn)云輪廓線的自動(dòng)提取，得到實(shí)測(cè)斷面線；

S3、利用隧道設(shè)計(jì)斷面,計(jì)算其特征點(diǎn)至所述實(shí)測(cè)斷面線的距離及方位，進(jìn)行超欠挖的自動(dòng)檢測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道超欠挖檢測(cè)方法，其特征在于：步驟S1中所述的隧道斷面點(diǎn)云的自動(dòng)分割包括以下步驟：

1)線路橫斷面計(jì)算：

利用隧道設(shè)計(jì)的中線資料，采用等間隔或在指定里程處，計(jì)算設(shè)計(jì)中線對(duì)應(yīng)里程的平面坐標(biāo)；根據(jù)線路設(shè)計(jì)的縱斷面資料，計(jì)算所述中線對(duì)應(yīng)里程的隧道中心高程值，進(jìn)而獲得斷面點(diǎn)處隧道中心的三維坐標(biāo)值，如需要計(jì)算斷面處的軌道中心三維坐標(biāo)值，則利用軌道與隧道中線設(shè)計(jì)高度值，將隧道中心高程值改正至軌道頂部高度上；

利用相鄰隧道斷面點(diǎn)的平面坐標(biāo)值，設(shè)定一定的斷面線寬度，計(jì)算垂直于相鄰斷面點(diǎn)連線的橫斷面線，計(jì)算獲得的橫斷面線與相鄰斷面點(diǎn)連線的法線向量一致，該橫斷面線在線路中線的平面投影點(diǎn)位于線路斷面點(diǎn)上；

2)隧道橫斷面點(diǎn)云的分割：

利用步驟1)獲得的所述橫斷面線，通過遍歷所有激光點(diǎn)云，判斷激光點(diǎn)至斷面線的縱向距離以及至斷面線的正交距離；根據(jù)設(shè)定的斷面點(diǎn)云厚度與斷面線的2個(gè)端點(diǎn)A和B進(jìn)行計(jì)算，如果點(diǎn)Pi至斷面線的縱向距離小于斷面線AB的長度，且Pi至斷面線的正交距離小于斷面厚度，則Pi屬于此斷面點(diǎn)云，利用公式(1)完成隧道斷面點(diǎn)云分割，

式中：

Pi：第i個(gè)激光點(diǎn)；

Section_k、Section_other：第k個(gè)斷面的點(diǎn)云、其它斷面點(diǎn)云；

Long_Pi、Ortho_Pi：第i個(gè)激光點(diǎn)至斷面線的縱向距離、正交距離，單位為米；

Length_AB：斷面線AB的長度值，單位為米；

Depth：斷面點(diǎn)云厚度，單位為米。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道超欠挖檢測(cè)方法，其特征在于：在步驟2)中，首先對(duì)隧道點(diǎn)云構(gòu)建KD tree樹形結(jié)構(gòu)；以斷面線AB的中點(diǎn)O為圓心，進(jìn)行半徑R的快速搜索，再利 用搜索的點(diǎn)云進(jìn)行矩形分割，所述半徑R根據(jù)公式(2)進(jìn)行計(jì)算：

Length_AB²+Section_depth²+δ²＝R² (2)

式中：

Length_AB：斷面線AB的長度值，單位為米；

Section_depth：斷面厚度值，單位為米；

δ：半徑閾值，單位為米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道超欠挖檢測(cè)方法，其特征在于：步驟S2中所述的斷面點(diǎn)云輪廓線的自動(dòng)提取包括以下步驟：

1)斷面點(diǎn)云展開：

首先，通過遍歷斷面點(diǎn)云，計(jì)算激光點(diǎn)至隧道橫斷面線的正交距離，此正交距離值作為點(diǎn)云投影后的X軸的坐標(biāo)值，在計(jì)算正交距離時(shí)，忽略激光點(diǎn)和橫斷面線的高程值，僅計(jì)算其二維平面距離；其次，通過遍歷斷面點(diǎn)云，計(jì)算激光點(diǎn)與隧道設(shè)計(jì)中心或軌道面位置的高程差值，此高程差值作為點(diǎn)云投影后的Y軸坐標(biāo)值；最后，將激光點(diǎn)云投影展開的正交距離和高程差值進(jìn)行結(jié)合，得到斷面點(diǎn)云在XOY平面上的投影坐標(biāo)值；

2)斷面結(jié)構(gòu)線提?。?/p>

首先，依據(jù)斷面點(diǎn)云投影后的X坐標(biāo)值，將斷面點(diǎn)進(jìn)行排序；其次，遍歷排序后的斷面點(diǎn)云，如果此斷面點(diǎn)與之前兩個(gè)點(diǎn)的方向不是逆時(shí)針，則判斷其為輪廓點(diǎn)，移除最后一個(gè)點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)的判斷；最后，將分別獲取的斷面輪廓線頂部和底部的輪廓線進(jìn)行連接，得到隧道實(shí)測(cè)斷面線。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道超欠挖檢測(cè)方法，其特征在于：在步驟2)中，根據(jù)鄰域點(diǎn)的距離統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)定判斷準(zhǔn)則進(jìn)行“離群點(diǎn)”的判斷，剔除孤立噪聲點(diǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的隧道超欠挖檢測(cè)方法，其特征在于：在步驟2)中，根據(jù)已知的隧道斷面形狀，選擇相應(yīng)的采樣模型，進(jìn)行隨機(jī)采樣一致性算法計(jì)算，對(duì)斷面點(diǎn)云進(jìn)行濾波處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道超欠挖檢測(cè)方法，其特征在于：步驟S3中，進(jìn)行超欠挖自動(dòng)檢測(cè)的方法包括以下步驟：

1)超欠挖量值計(jì)算：

將設(shè)計(jì)斷面節(jié)點(diǎn)定義為斷面線上的點(diǎn)；或指定步長，通過線性重采樣設(shè)計(jì)斷面線上的點(diǎn)獲??；通過遍歷設(shè)計(jì)斷面的節(jié)點(diǎn)，判斷實(shí)測(cè)斷面線上距離此節(jié)點(diǎn)最近的線段，再通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)至線段的垂直距離，進(jìn)而獲得超欠挖量值；隧道實(shí)測(cè)斷面線為閉合多邊形，如果設(shè)計(jì)斷面線節(jié)點(diǎn)在隧道實(shí)測(cè)斷面線外側(cè)，由判定為欠挖，如果設(shè)計(jì)斷面線節(jié)點(diǎn)在隧道實(shí)測(cè)斷面線內(nèi)側(cè)，由判定為超挖。

2)超欠挖面積統(tǒng)計(jì)：

采用Vatti clipping algorithm算法，將隧道實(shí)測(cè)斷面線定義為被分割對(duì)象，將隧道設(shè)計(jì)斷面線定義為分割多邊形，利用隧道設(shè)計(jì)斷面線進(jìn)行分割，位于被分割對(duì)象內(nèi)側(cè)且位于分割多邊形外側(cè)的區(qū)域，即為超挖區(qū)域；反之，將隧道設(shè)計(jì)斷面線定義為被分割對(duì)象，將隧道實(shí)測(cè)多邊形定義為分割多邊形，進(jìn)行上述計(jì)算，即可獲得欠挖區(qū)域；通過計(jì)算多邊形面積，分別獲得超挖面積與欠挖面積。